第4章MATLAB图像处理工具箱

三天三夜72小时：（2015.9.11~13）读懂题目-》查找文献资料-》选择题目-》重查找文献资料-》精读其中几篇-》查找资料的资料。

（资料查找+现学现用）要想竞赛获奖，所写论文中需要亮点和特色。

参考资料：《Matlab图像处理与应用》高成主编，2007.04 校超星数字图书馆可阅读。

Matlab图像处理工具箱使用简介基本概念：数字图像指的是一个被采样和量化后的二维函数，采用等距离矩形网格采样，对幅度进行等间量化而成。

至此，一幅数字图像是一个被量化的采样数值的二维矩阵。

将一幅二维的图像通过有限个离散点来表示就成为了数字图像，其中的每个点称为图像元素，即像素。

数字图像处理图像处理：图像输入→图像增强/复原/编码等→图像输出图像识别：图像输入→图像预处理→图像分割→特征提取→图像分类→识别结果输出图像理解：图像输入→图像预处理→图像描述→图像分析和理解→图像解释图像处理算法被认作数学建模十大算法之一。

学、信息论、控制论、物理学、心理学和生理学等学科的一门综合性边缘科学。

随着计算机科学的迅猛发展，以及与近代发展的新理论如小波分析、马尔柯夫随机场、分形学、数学形态学、人工智能和人工神经网络等的结合，计算机图像处理与分析近年来获得了长足的进展，呈现出强大的生命力。

已在科学研究、工农业生产、军事技术、医疗卫生、教育等许多领域得到广泛应用，产生了巨大的经济和社会效益，对推动社会发展，改善人们生活水平都起到了重要的作用。

计算机图像处理的应用领域计算机图像处理和计算机、多媒体、智能机器人、专家系统等技术的发展紧密相关。

近年来计算机识别、理解图像的技术发展很快，也就是图像处理的目的除了直接供人观看(如医学图像是为医生观看作诊断)外，还进一步发展了与计算机视觉有关的应用，如邮件自动分检，车辆自动驾驶等。

下面罗列—些典型应用实例，而实际应用更广。

1．在生物医学中的应用主要包括显微图像处理；DNA显示分析；红、白血球分析计数；虫卵及组织切片的分析；癌细胞识别；染色体分析；心血管数字减影及其他减影技术；内脏大小形状及异常检测；微循环的分析判断；心脏活动的动态分析；热像、红外像分析；x光照片增强、冻结及伪彩色增强；超声图像成像、冻结、增强及伪彩色处理；CT、MRI、γ射线照相机、正电子和质子CT的应用；专家2．遥感航天中的应用军事侦察、定位、导航、指挥等应用；多光谱卫星图像分析，地形、地图、国土普查；地质、矿藏勘探；森林资源探查、分类、防火；水利资源探查，洪水泛滥监测；海洋、渔业方面如温度、渔群的监测、预报；农业方面如谷物估产、病虫害调查；自然灾害、环境污染的监测，气象、天气预报图的合成分折预报；天文、太空星体的探测及分析；交通、空中管理、铁路选线等。

使用MATLAB进行图像处理的基本方法第一章：介绍MATLAB图像处理工具箱MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化和数值计算的高级工具。

图像处理是MATLAB中重要的应用之一，其图像处理工具箱提供了许多功能强大的函数和工具，能够完成各种图像处理任务。

1.1 图像处理基础图像处理是通过计算机对图像进行分析、处理和改变的过程。

它可以用于增强图像的质量、从图像中提取有用的信息或特征，以及实现图像的压缩和恢复等任务。

1.2 MATLAB图像处理工具箱的功能MATLAB图像处理工具箱提供了丰富的函数和工具，包括图像读取和写入、图像增强、图像分割、图像滤波、图像变换等。

这些功能可以帮助用户对图像进行各种处理和分析。

第二章：图像预处理图像预处理是图像处理的第一步，其目的是消除图像中的噪声和其他不必要的信息，使后续的处理更加准确和有效。

2.1 图像读取和显示在MATLAB中，可以使用imread函数读取图像，imshow函数显示图像。

读取图像后，可以对图像进行显示、调整亮度和对比度等操作。

2.2 图像增强图像增强是通过对图像的像素值进行调整，改善图像的视觉质量。

常用的图像增强方法有直方图均衡化、对比度拉伸和滤波等。

第三章：图像分割图像分割是将图像划分成若干个具有独立意义的部分的过程。

图像分割可以帮助我们识别并提取出感兴趣的目标，进行后续的处理和分析。

3.1 基于阈值的图像分割阈值分割是一种简单且有效的图像分割方法，其思想是将图像中的像素分成前景和背景两部分。

MATLAB提供了imbinarize函数用于阈值分割。

3.2 基于边缘的图像分割边缘分割基于图像中物体的边界特征，通过检测图像中的边缘来实现图像分割。

MATLAB中的边缘检测函数包括edge和gradient。

第四章：图像滤波图像滤波是对图像进行平滑或增强处理的过程，它可以帮助去除图像中的噪声、增强图像的边缘和细节等。

4.1 线性滤波线性滤波是一种基于加权和求和的滤波方法，常用的线性滤波器有均值滤波器和高斯滤波器等。

实验一 Matlab及其图像处理工具箱的使用一、实验目的与要求1．熟悉常用图像的格式和类型。

2．熟练掌握在MATLAB中如何读取和保存图像。

3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。

4．掌握如何进行图像间转化。

5．掌握如何实时获取USB2.0摄像头采集的视频图像。

二、实验内容及步骤1．利用imread函数读取一幅图像，设名为cameraman.tif，存入一个数组中；I=imread(‘cameraman.tif’); % 读入原图像,tif格式2．利用whos 命令提取该读入图像cameraman.tif的基本信息；whos I；%显示图像I的基本信息3．利用imshow()函数来显示这幅图像；imshow(I) %显示图像前三步综合程序：>> I=imread('cameraman.tif');>> whos IName Size Bytes Class AttributesI 256x256 65536 uint8>> imshow(I)步骤三图像：4．利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；程序：>> imfinfo cameraman.tifans =Filename:'D:\Program Files\MA TLAB\R2009a\toolbox\images\imdemos\cameraman.tif'FileModDate: '04-十二月-2000 13:57:54'FileSize: 65240Format: 'tif'FormatV ersion: []Width: 256Height: 256BitDepth: 8ColorType: 'grayscale'FormatSignature: [77 77 42 0]ByteOrder: 'little-endian'NewSubFileType: 0BitsPerSample: 8Compression: 'PackBits'PhotometricInterpretation: 'BlackIsZero'StripOffsets: [8x1 double]SamplesPerPixel: 1RowsPerStrip: 32StripByteCounts: [8x1 double]XResolution: 72YResolution: 72ResolutionUnit: 'None'Colormap: []PlanarConfiguration: 'Chunky'TileWidth: []TileLength: []TileOffsets: []TileByteCounts: []Orientation: 1FillOrder: 1GrayResponseUnit: 0.0100MaxSampleV alue: 255MinSampleV alue: 0Thresholding: 1Offset: 64872ImageDescription: [1x112 char]5．利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件,设为flower.jpg;语法：imwrite(原图像，新图像，‘quality’,q), q取0-100。

matlab图片处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB软件的基本操作，了解其在图片处理中的应用；2. 学习并掌握使用MATLAB进行图片读取、显示、保存等基本功能；3. 学习并掌握MATLAB中的图像处理工具箱，了解其功能及使用方法；4. 了解常见的图片处理技术，如灰度化、二值化、滤波、边缘检测等，并掌握其在MATLAB中的实现方法。

技能目标：1. 能够独立使用MATLAB进行图片的读取、显示、保存等操作；2. 能够运用MATLAB中的图像处理工具箱进行图片处理，实现灰度化、二值化、滤波、边缘检测等功能；3. 能够分析图片处理技术的原理，根据实际问题选择合适的图片处理方法；4. 能够结合实际问题，运用MATLAB进行图片处理，解决具体问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对图像处理技术的兴趣，激发学生探索图像处理领域知识的热情；2. 培养学生动手实践、团队协作的能力，养成合作、分享的学习习惯；3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，增强学生的自信心和成就感；4. 引导学生认识到图像处理技术在现实生活中的应用，提高学生对技术改变生活的认识。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合课本知识，让学生在实际操作中掌握图片处理技术。

学生特点：学生具备一定的计算机操作能力，对图像处理有一定了解，但可能对MATLAB软件及图像处理工具箱的使用不够熟悉。

教学要求：教师需注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握图片处理技术，同时关注学生的个体差异，给予个别指导。

在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学方法和节奏，确保课程目标的实现。

二、教学内容本课程教学内容主要依据课程目标，结合教材相关章节，进行如下安排：1. MATLAB软件入门- MATLAB软件安装与界面介绍- 基本数据类型、运算符和数组操作- MATLAB编程基础：流程控制、函数编写与调试2. 图像处理基础- 图像的读取、显示与保存- 图像类型及转换：彩色图像、灰度图像、二值图像- 图像的基本属性：分辨率、像素、颜色空间3. 图像处理方法- 灰度化处理：加权平均法、最大值法、最小值法等- 二值化处理：全局阈值法、局部阈值法、Otsu方法等- 滤波处理：均值滤波、中值滤波、高斯滤波等- 边缘检测：Sobel算子、Prewitt算子、Canny算子等4. MATLAB图像处理工具箱- 图像处理工具箱的安装与使用- 常用函数介绍：imread、imshow、imwrite、rgb2gray、edge等- 结合实例进行图像处理操作演示教学内容安排与进度：1. 第1周：MATLAB软件入门2. 第2周：图像处理基础3. 第3周：图像处理方法（灰度化、二值化、滤波）4. 第4周：图像处理方法（边缘检测）及MATLAB图像处理工具箱教学内容依据教材章节进行组织，确保科学性和系统性。

MATLAB工具箱的功能及使用方法引言：MATLAB是一种常用的用于数值计算和科学工程计算的高级计算机语言和环境。

它的灵活性和强大的计算能力使得它成为工程师、科学家和研究人员的首选工具之一。

而在MATLAB中，工具箱则提供了各种专业领域的功能扩展，使得用户能够更方便地进行数据分析、信号处理、优化和控制系统设计等任务。

本文将介绍MATLAB工具箱的一些常见功能及使用方法，并探讨其在不同领域中的应用。

一、图像处理工具箱图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）是MATLAB的核心工具之一，它提供了一套强大的函数和算法用于处理和分析数字图像。

在图像处理方面，可以使用MATLAB工具箱实现各种操作，如图像增强、降噪、边缘检测、图像分割等。

其中最常用的函数之一是imread，用于读取图像文件，并将其转换为MATLAB中的矩阵形式进行处理。

此外，还有imwrite函数用于将处理后的图像保存为指定的文件格式。

二、信号处理工具箱信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）是用于处理连续时间和离散时间信号的工具箱。

它提供了一系列的函数和工具用于信号的分析、滤波、变换和频谱分析等操作。

在该工具箱中，最常用的函数之一是fft，用于计算信号的快速傅里叶变换，从而获取信号的频谱信息。

此外，还有滤波器设计函数，用于设计和实现各种数字滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

三、优化工具箱优化工具箱（Optimization Toolbox）提供了解决各种优化问题的函数和算法。

MATLAB中的优化工具箱支持线性规划、非线性规划、整数规划、二次规划等多种优化问题的求解。

其中最常用的函数之一是fmincon，用于求解无约束和约束的非线性优化问题。

通过传入目标函数和约束条件，该函数可以找到满足最优性和约束条件的最优解。

四、控制系统工具箱控制系统工具箱（Control System Toolbox）用于建模、设计和分析各种控制系统。

掌握MATLAB图像处理工具箱的应用技巧第一章：图像加载和保存MATLAB的图像处理工具箱提供了各种函数来加载和保存图像。

使用imread函数可以加载各种格式的图像文件，例如JPEG、PNG和BMP。

加载图像时，可以指定图像文件的路径和文件名。

加载后的图像被存储在一个矩阵中，每个像素的值可以通过索引来访问。

除了加载图像，我们也可以使用imwrite函数将处理后的图像保存为新的文件。

保存图像时，需要指定保存的路径和文件名，并且可以指定保存的图像格式。

值得一提的是，保存图像时可以选择不同的图片质量参数，以调整图像的压缩程度。

第二章：图像显示和调整MATLAB提供了各种函数来显示图像并对其进行调整。

imshow函数可以在窗口中显示图像，并且支持放大、缩小和漫游图像。

imshow还可以显示灰度图像和彩色图像。

当显示彩色图像时，imshow会自动设置调色板。

对于图像调整，可以使用imadjust函数来增强图像的对比度。

此函数可以通过调整像素值进行直方图均衡化，从而增强图像的细节。

另外，可以使用imresize函数来调整图像的大小，以适应不同的应用需求。

第三章：图像滤波和增强图像滤波是一种常见的图像处理技术。

MATLAB的图像处理工具箱提供了多种滤波函数，例如imfilter和medfilt2。

imfilter函数可以使用各种滤波器对图像进行卷积操作，实现模糊、锐化等效果。

medfilt2函数可以使用中值滤波器对图像进行去噪处理，适用于去除椒盐噪声等。

除了滤波，MATLAB还提供了多种图像增强函数。

例如，可以使用imsharpen函数对图像进行锐化处理，以增强边缘和细节。

此外，MATLAB还提供了imadjust函数来调整图像的对比度和亮度，以优化图像的视觉效果。

第四章：图像分割和边缘检测图像分割是将图像分成若干个区域的过程。

MATLAB的图像处理工具箱提供了多种图像分割算法，例如基于阈值的方法和基于边缘的方法。